固溶处理对双相不锈钢组织性能的影响

　　目前，双相不锈钢在化学成分、性能以及设计、加工制造等方面都已经进入相当成熟的阶段，被公认为21世纪的主流不锈钢种[1]。与纯铁素体不锈钢和纯奥氏体不锈钢不同，在双相不锈钢的加热和冷却过程中，除δ-铁素体和γ-奥氏体两相数量的变化外，还会产生组织转变，从而出现二次奥氏体γ2、碳化物、氮化物和金属间化合物，例如相、χ相、R相等，它们对双相不锈钢的性能具有重要的影响[2]。本文利用200MAT金相显微镜、Quanta400扫描电镜及能谱仪对固溶处理前后δ-铁素体，γ-奥氏体及σ相形貌、成分及拉伸断口形态进行了研究与分析。

　　1 试验内容与方法

　　对一种铁素体-奥氏体双相不锈钢铸件进行固溶处理，固溶温度为1050℃。利用钼丝切割机将铸态及固溶处理后的试件加工成标准金相试样和标准拉伸试样。金相试样浸蚀剂采用苦味酸+盐酸+酒精溶液，利用ZEISS Axiovert 200MAT光学显微镜观察浸蚀后试样的金相组织。采用MTS Nano Indenter纳米压痕试验机的原位扫描部件(原子力显微镜AFM)对浸蚀后的金相试样进行基体及析出相微观形貌分析。利用FEI Quan-ta400扫描电镜分析实验用钢微观组织形貌和断口形貌，并利用EDAX GENESIS XM2能谱仪进行成分分析。利用CSS44300电子万能试验机进行拉伸试验。

　　2 试验结果与分析

　　2.1 显微组织观察及分析

　　实验用双相不锈钢的铸态组织及经1050℃固溶处理后试样的金相组织如图1所示。其中基体为颜色较浅的γ-奥氏体，δ-铁素体颜色较深并呈网状、条状、块状分布于奥氏体基体上。由图1(a)中可以看到，δ-铁素体外围具有一种以片状、半网状形式存在的特殊相，即σ相。σ相具有可变化的成分，近似于FeCrMo化合物的组成，这种相具有正方晶格(β-U)，晶胞内有30个原子，晶格常数为a=8.800，c=4.544，σ相在室温下是无磁的[3]。σ相是一种硬而脆的相，硬度大68HRC，并且显著降低钢的耐腐蚀性能和抗氧化性能[4]。

　　由图1可以看到，经过1050℃固溶处理后，δ-铁素体的形态比铸态组织更加圆整，棱角被进一步钝化，σ相经过固溶处理后已经溶解，δ-铁素体相对含量有所增加。

　　图2(a)为用原位扫描的方式(AFM)得到的双相不锈钢的形貌像，该图中用高低衬度区别出了超级双相不锈钢中的两相，其中凸出的相为δ-铁素体，凹下的为γ-奥氏体。图2(b)为用原位扫描的方式(AFM)得到的双相不锈钢中σ相的形貌像，可以看出σ相主要以片状和半网状的形式存在。